TPA、穿刺、三点弯曲、剪切与拉伸的适用场景与参数解读

引言：宠物食品的“口感"，需要匹配的测试模式

宠物食品是专门为犬、猫等家庭宠物提供最基础生命保证、生长发育和健康所需的营养物质，通常分为干粮、湿粮、半湿粮以及宠物零食等几大类。随着宠物市场规模的增长，人们对宠物食品的关注点已经从最基本的蛋白质、水分、脂肪等理化指标，转移到对宠物感官有直接影响的硬度、脆度、弹性等指标上。

然而，宠物食品的形态差异极大——干粮是坚硬致密的颗粒，冻干是酥脆多孔的结构，湿粮是柔软黏稠的肉泥，咬胶是柔韧耐嚼的条状物。用一种测试模式“打天下"显然行不通。质构仪的价值，正在于通过不同的测试模式和探头配置，精准匹配各类宠物食品的力学特性，将“口感"转化为可量化的客观数据。

本文系统梳理质构仪在宠物食品检测中的常见测试模式，按品类逐一解析每种模式的适用场景、关键参数与数据解读方法。

一、干粮检测：三点弯曲与压缩测试

1.1 干粮的力学特性

干粮（犬、猫颗粒主粮、双拼粮）经过膨化或挤压工艺制成，颗粒内部呈多孔结构，表面致密。其力学特性以脆性为主导——在压缩或弯曲载荷下，颗粒会在较小的形变范围内发生断裂。颗粒的硬度直接影响宠物的咀嚼体验：幼宠需要较低的硬度以便咬碎，老年犬则需要适中的硬度以避免牙齿损伤。

1.2 核心测试模式：三点弯曲测试

三点弯曲测试是评价干粮颗粒断裂强度的核心方法。将颗粒水平放置于两个支撑点上，探头从上方以恒定速度下压，直至颗粒断裂。三点弯曲测试装置能够揭示狗饼干或零食棒的断裂点，直接反映其硬度和脆性或柔韧性。

力-位移曲线上的峰值力即为颗粒的断裂强度。峰值越尖锐，脆性越明显；峰值越圆钝，韧性越突出。曲线下方面积代表断裂所需的能量，综合反映了颗粒的抗破碎能力。

1.3 辅助模式：压缩测试

对于形状规则的主粮颗粒，也可采用压缩测试，使用圆柱形探头垂直下压颗粒，记录峰值力作为硬度值。研究表明，干粮颗粒的压缩测试可采用25mm圆柱形探头，测前速度2 mm/s、测试速度1 mm/s、测后速度10 mm/s，形变水平设定为50%，以峰值断裂力作为硬度指标。

1.4 探头选择

干粮颗粒硬度测试优先选用P/36R柱形探头（直径36mm），冻干产品可选用60°或120°锥形探头以集中压力、降低样品不均匀性的干扰。圆柱形探头适用于测量主粮颗粒的硬度和脆度，锥形探头则更适合测量冻干产品具有的硬度和脆度。

二、湿粮与罐头检测：TPA全质构分析

2.1 湿粮的力学特性

湿粮（罐头食品、肉泥、猫条等）含水量高，质地柔软且具有黏弹性。其品质核心在于弹性、胶着性和黏性——弹性和胶着性影响口感的“肉感"和成型稳定性，黏性则关系到吞咽舒适度，尤其对老年宠物至关重要。

2.2 核心测试模式：TPA全质构分析

TPA（质地剖面分析） 通过两次压缩循环模拟口腔咀嚼运动，是湿粮和罐头类产品最核心的测试模式。一次测试即可同时获取硬度、弹性、内聚性、粘附性、咀嚼性、回复性等多个参数。

对于罐头样品，使用直径50mm柱形探头可对块状样品进行全质构分析，可以测定罐头样品或者香肠、火腿肠的硬度、弹性、回复性、粘性和咀嚼性等指标。

2.3 黏性测试：老年宠物的“吞咽安全窗口"

湿粮或肉泥类产品如果过度粘附口腔，会显著影响适口性和吞咽舒适度。研究表明，某品牌湿粮因黏性过高（检测值＞50mJ） ，导致老年犬吞咽困难；通过质构仪调整胶体添加比例，将黏性降低至30mJ以下后，适口性提升了20%。

2.4 凝胶类零食的专项测试

对于宠物果冻、布丁类零食，可使用凝胶强度专用探头测定其凝胶强度，或用球形探头测试其弹性指标。TPA模式同样适用于此类产品，通过硬度、弹性、回复性等参数评价其质地表现。

三、宠物零食检测：穿刺、剪切与拉伸

3.1 冻干零食：穿刺测试

冻干零食（冻干鸡肉、冻干鱼肉等）的力学特性以酥脆性为核心——既需要足够的脆度以激发宠物进食兴趣，又需要一定的强度以承受运输过程中的振动和挤压。

穿刺测试是冻干食品脆度检测的首*模式。使用锥形探头或针形探头垂直刺入冻干样品，记录刺破瞬间的峰值力，即为产品的脆度指标。研究表明，冻干鸡肉脆度的理想范围为穿刺力15~20N，通过优化冷冻干燥曲线，可将脆度稳定在18N±1.5N。

3.2 肉类零食：剪切测试

烘干肉类零食（鸡肉条、牛肉条等）的纤维结构决定了其嫩度和咀嚼性。剪切测试使用刀具探头切断样品，模拟宠物牙齿切断肉条的力学过程，评估肉制品的纤维嫩度。

力-位移曲线上的峰值剪切力直接反映肉条的韧性和耐嚼程度。剪切力过高，宠物咀嚼费力；剪切力过低，缺乏“磨牙"效果。

3.3 咬胶类产品：拉伸测试与TPA

咬胶类产品（洁齿骨、磨牙棒等）具有柔软弹韧的特性，其品质评价需要兼顾硬度、弹性和拉伸韧性。柱形探头TPA分析可以测试咬胶的硬度、弹性、回复性和咀嚼性等指标。利用质构仪的拉伸装置可以测试咬胶类产品的拉伸强度和韧性。

研究表明，咬胶类产品的TPA测试可采用测前速度2mm/s、测试速度1mm/s、测后速度10mm/s、形变比80%、测试循环次数2次的条件进行测量。

3.4 洁齿骨：硬度与断裂安全性的平衡

洁齿骨类产品面临一个特殊的品质矛盾：硬度需要足够高以有效清洁牙齿，但过高的硬度又存在断裂风险。研究表明，洁齿骨硬度＞100N时虽然清洁效*显著，但断裂风险上升；通过剪切测试结合X射线成像优化钙磷比例后，可实现硬度95N且断裂率＜5% 的平衡。

四、测试参数设置与样品制备要点

4.1 通用参数参考

宠物食品质构测试的参数设置需根据样品类型和测试目的进行调整。以下是行业实践中常用的参数范围：

4.2 样品制备的关键控制点

尺寸标准化——样品应切割为统一形状，如圆柱形直径20mm、高度10mm。对于干粮颗粒，应选取形状规整、无破损的颗粒进行测试。

温湿度平衡——测试前样品需平衡至室温（25℃±1℃），避免环境温湿度对质地的影响。

批次采样——同一批次至少检测5个样本，取平均值。对于咬胶类产品，建议增加至10个样本，以评估批次内的一致性。

五、从测试数据到品质决策

质构仪的价值不仅在于“测出数据"，更在于用数据驱动品质决策。在宠物食品研发与质控中，质构数据的关键应用方向包括：

配方与工艺优化——根据硬度、脆度数据优化膨化温度、水分含量等参数，提升淀粉糊化度及适口性。

批次一致性控制——标准化监测硬度、弹性等指标，避免因质构差异导致宠物拒食。

适口性预测——通过质构参数与喂食行为数据的关联分析，建立不同品种/年龄宠物的质构偏好模型。

运输适应性评价——评估冻干零食、干粮颗粒在运输振动条件下的抗破碎能力，为包装设计提供数据依据。

六、TEX系列：宠物食品质构检测的精准方案

济南西奥机电有限公司推出的TEX系列宠物食品质构分析仪，专为宠物食品行业研发，通过模拟宠物咀嚼过程中的力学作用，精准量化各类宠物食品的质构特征。

测试模式全覆盖——TEX系列支持三点弯曲测试、TPA全质构分析、穿刺测试、剪切测试、拉伸测试、压缩测试等多种模式，可精准测定干粮的硬度与脆性、湿粮的弹性与黏性、冻干的脆度、咬胶的拉伸韧性与咀嚼性等关键质构参数。

高精度测量系统——仪器配备7英寸高清触摸屏及专业分析软件，力值解析精度达0.01N，系统精度优于0.5% F.S. ，测试速度0.1~500mm/min无级可调，速度精度±0.1%。

多形态探头适配——配备多种专业测试探头，适配不同形态宠物食品的检测需求，支持P/36R柱形探头、锥形探头、P/50柱形探头、拉伸夹具等多种配置。

数据管理与报告——自动生成质构特征曲线及分析报告，输出硬度、脆度、弹性、咀嚼性等关键参数。仪器参照GB/T宠物食品质构测定方法、ISO 7500-1材料静态测试标准、AAFCO宠物饲料质构评价指南等国内外标准方法。产品适用于宠物食品生产企业的配方研发、工艺优化、批次质控与适口性评价。

七、结语：让每一种宠物食品的“口感"都有数据可依

宠物食品的“口感"，曾经只能靠“宠物吃不吃"来判断。质构仪通过三点弯曲、TPA、穿刺、剪切、拉伸等多种测试模式，将干粮的硬度、冻干的脆度、湿粮的弹性、咬胶的韧性转化为可量化、可追溯、可比较的客观数据。

从干粮的断裂强度到湿粮的黏性控制，从冻干的脆度优化到咬胶的拉伸韧性评价——每一种测试模式都对应着特定的品质痛点和工艺决策需求。当每一批宠物食品的质构数据——从三点弯曲的断裂曲线到TPA的弹性回复率——都被系统记录、科学分析时，宠物食品的品质控制才算真正进入了“精准量化"的时代。